陳建欣

（廈門水務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限公司，福建 廈門 361000）

由于軟土具有壓縮性強(qiáng)含水量大等特性，在軟土地區(qū)往往容易發(fā)生地基不均勻沉降而引起管道爆裂、滲漏等事故，因此，在軟弱地基給排水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)及施工對(duì)地基強(qiáng)度、穩(wěn)定性及不均勻沉降均有嚴(yán)格的要求。當(dāng)?shù)鼗捎谏喜拷Y(jié)構(gòu)的自重及附加荷載作用而產(chǎn)生過大的壓縮變形時(shí)，特別是超過管道所能允許的不均勻沉降時(shí)，則會(huì)引起管道過量下沉，接口開裂，影響管道的正常使用。

1 軟弱地區(qū)地基設(shè)計(jì)處理

在敷設(shè)雨水管道及給水管道時(shí)應(yīng)合理布置攪拌樁，使攪拌樁位置處于管道基礎(chǔ)以下。這樣，雨水管道和給水管道均位于復(fù)合地基以上，復(fù)合地基的承載力足以防止管道過量下沉，但土質(zhì)含水率較高，碎石墊層和砂墊層材料透水性大，可作為良好的排水面，使基礎(chǔ)下面的孔隙水壓力迅速擴(kuò)散，加速墊層下基礎(chǔ)的固結(jié)。而污水管道處于軟弱地基層內(nèi).由于攪拌樁之間的淤泥不能承重，將污水管中心線設(shè)于與某行攪拌樁中心線重合位置，同時(shí)對(duì)用作管道基礎(chǔ)的攪拌樁頂標(biāo)高調(diào)整在基礎(chǔ)底位置。為了使受力均勻分布到樁基上，在管道基礎(chǔ)底層設(shè)置一層土工布。土工布是由聚丙烯、滌淪等材料制成的無紡布，常用于濕軟、沼澤地等基礎(chǔ)處理。其特點(diǎn)是機(jī)械性能好，抗拉強(qiáng)度大于或等于30MPa，抗彎強(qiáng)度大于或等于40MPa，耐疲勞，彎曲性好。閩南沿海地區(qū)工程中地下水往往滲有海水，土工布則電絕緣性能好，化學(xué)性能穩(wěn)定，耐腐蝕.由于攪拌樁與樁之間的淤泥飽含水分，在制作混凝土條形管道基礎(chǔ)時(shí)，需先鋪墊碎石墊層作為透水層。在管道槽底整平后先鋪設(shè)一道土工布，再將碎石倒入，可防止碎石陷入淤泥，使得下一道工序倒制混凝土基礎(chǔ)時(shí)，能形成一條完好的碎石墊層，這樣，確保了管道基礎(chǔ)的質(zhì)量。

2 加固墩的設(shè)計(jì)

在軟土地區(qū)由于地基比較松軟，當(dāng)水流通過承插式接口的彎管、縮管及管堵頂端等時(shí)，產(chǎn)生的外推力可能大于接口所能承受的力,為了防止接口產(chǎn)生松動(dòng)脫節(jié)(使管線漏水或產(chǎn)生縱向位移)應(yīng)在這些部位設(shè)置支墩?，F(xiàn)代城市各類基礎(chǔ)管線基本上都是埋入地基,參與綜合的管線種類較多,管線之間的凈距很小(僅能滿足最小凈距要求),這時(shí)若設(shè)置支墩,勢(shì)必造成位置不夠。對(duì)此可通過設(shè)置加固墩來解決,即在適當(dāng)?shù)木嚯x和管道轉(zhuǎn)彎前后處轉(zhuǎn)換一節(jié)鋼管,在鋼管上焊接翼環(huán),利用翼環(huán)和混凝土之間的剪力以及加固墩和土壤之間的摩擦力來克服外推力(如圖1所示)。彎頭及三通等采用鋼制管件與鋼管焊接,利用鋼制管件的良好剛性將外推力轉(zhuǎn)換為翼環(huán)和混凝土之間的剪力。為了減小加固墩的體積,采用松木樁來增大土壤摩擦系數(shù)(f)。值得一提的是,除了應(yīng)在轉(zhuǎn)彎和三通等處設(shè)置加固墩外,在直線管段也應(yīng)適當(dāng)設(shè)置加固墩,具體做法是:計(jì)算管道的外推力；按照《給水排水工程結(jié)構(gòu)手冊(cè)》的設(shè)計(jì)原則計(jì)算底面摩擦力(T)；按G=kT/f計(jì)算整個(gè)加固墩的重量,由于設(shè)置了松木樁,取f=0.6,k≥1.5;按所設(shè)置加固墩的數(shù)量來確定每個(gè)加固墩的尺寸。

圖1 加固墩的構(gòu)造

3 穿管井的設(shè)計(jì)

由于建設(shè)用地為回填地,地勢(shì)平坦,加之降雨強(qiáng)度大，而河底標(biāo)高又較淺,雨水均為淹沒出流,在計(jì)算雨水管道時(shí)一般傾向于選擇較大管徑和較小坡度,以避免因出水口標(biāo)高低于河涌底而產(chǎn)生淤塞。如某地區(qū)地坪標(biāo)高為河基2.3～2.6m,內(nèi)河涌平均水位在河基1.2m左右,河涌底標(biāo)高在河基-0.1～0.5m,雨水一般遵循就近排放原則,出水口標(biāo)高經(jīng)常略高或低于河涌底標(biāo)高,需要對(duì)河涌進(jìn)行清淤處理。管線交叉避讓時(shí),既要考慮不能讓雨水管出水口淤塞,又要考慮由污水管下降(避讓大口徑雨水管)引起的下游管段施工費(fèi)用和難度的增加,所以當(dāng)雨、污管線交叉時(shí),一般采用污水管直接從雨水井中穿過的方式(尤其是當(dāng)較小管徑的污水管與較大管徑的雨水管相交時(shí))。穿管井的構(gòu)造如圖2所示。

由于河涌水位較高,雨水管一般為淹沒狀態(tài),設(shè)計(jì)時(shí)除考慮放大井徑外,還要留有一定的沉砂深度,以方便清掏?？紤]雨水檢查井較大,穿管時(shí)污水管一般采用剛度較好、管段較長的玻璃鋼夾砂管。

4 合理選用管材

4.1 給水管材

鋼筋混凝土管抗壓、耐腐蝕性能好,但質(zhì)量大,對(duì)管道基礎(chǔ)的要求高,處理不好易導(dǎo)致管道產(chǎn)生不均勻沉降,造成承插口處膠圈的滑脫。因此在車行道和道路交叉口等地方宜選用鋼管,接口采用焊接(在爆管時(shí)具有維修迅速、方便的優(yōu)點(diǎn))。新型HDPE管除在強(qiáng)度上比普通塑料管有所提高外,還具有連接可靠、不泄漏、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn),但它對(duì)安裝技術(shù)要求較高。從造價(jià)方面來看,鋼筋混凝土管較便宜,HDPE管在管徑≤DN400時(shí)較為經(jīng)濟(jì),DN400以上則造價(jià)較球墨鑄鐵管高,因此一般采用HDPE管、鋼管和球墨鑄鐵管聯(lián)用,采用原則:當(dāng)管徑>DN400時(shí)采用球墨鑄鐵管,當(dāng)管徑≤DN400時(shí)采用給水用HDPE管,在過路、過橋或地基軟弱的地方則采用鋼管。

圖2 穿管井的構(gòu)筑

4.2 排水管材

塑料排水管內(nèi)壁光滑、水力性能好、接口不滲漏,但工程造價(jià)較高?？紤]到雨水一般就近排放,其管道埋深不大,而管徑卻往往較大,習(xí)慣上對(duì)雨水管道仍選用鋼筋混凝土管。由于地基差、淤泥上涌的情況多,在施工中采用較重的鋼筋混凝土管和混凝土基礎(chǔ)對(duì)防止管道上拱也有一定幫助；污水管的埋深一般較大,在工期短和軟基的情況下,若采用常規(guī)的混凝土排水管則常常會(huì)由于沉降不均勻而拉裂污水管,此時(shí)可采用電熔或熱熔連接的HDPE管,以保證接口不滲漏。在需要進(jìn)行頂管施工時(shí),則采用頂管專用鋼筋混凝土管并進(jìn)行相應(yīng)的管基處理。

5 管基處理

5.1 給水管道基礎(chǔ)

給水管的埋深較淺(覆土厚度一般在1m以內(nèi)),當(dāng)人行道和非機(jī)動(dòng)車道與機(jī)動(dòng)車道同步建設(shè)時(shí),管基范圍內(nèi)為人工填土和沖填砂層,土質(zhì)雖松散,但較均勻,采用普通的砂墊層基礎(chǔ)即可,地基稍軟弱的地方則需進(jìn)行換土回填或采用混凝土基礎(chǔ) (見圖3)。一般地段管道墊層厚度為100mm,墊層料為粗砂,管槽基坑按設(shè)計(jì)標(biāo)高準(zhǔn)確開挖,如超挖則應(yīng)采用均填粗砂處理;如遇基坑為淤泥和虛土?xí)r則應(yīng)挖除淤泥及虛土,并回填厚度為0.3m的粗砂

圖3 砂基礎(chǔ)和混凝土基礎(chǔ)

當(dāng)遇到人行道和非機(jī)動(dòng)車道建設(shè)比機(jī)動(dòng)車道建設(shè)推遲的情況時(shí),管線會(huì)經(jīng)過一些未堆填的地塊(往往是魚塘)或淤泥層,這時(shí)則要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況采取一定的基礎(chǔ)處理措施,如打松木樁再換土回填等(如圖4所示)。過河沉管段的管底標(biāo)高以下50cm左右則需用大片石拋填,并以碎石和砂找平。

圖4 基礎(chǔ)處理

5.2 排水管道基礎(chǔ)

5.2.1 雨水管道

當(dāng)直徑≥1000mm時(shí)應(yīng)在基礎(chǔ)底標(biāo)高面再往下挖棄50～80cm厚軟土,然后回填石渣作管道基礎(chǔ),換土寬度為基礎(chǔ)兩邊各加50cm；當(dāng)直徑<1000mm時(shí)應(yīng)在基礎(chǔ)底標(biāo)高面再往下挖棄30～50cm厚軟土,然后回填石渣作管道基礎(chǔ),換土寬度為基礎(chǔ)兩邊各加30cm。

5.2.2 污水管道

在一般土質(zhì)情況下采用300 mm厚中粗砂作基礎(chǔ),其寬度與溝槽同寬。當(dāng)遇到土質(zhì)差的情況時(shí),應(yīng)在基礎(chǔ)底標(biāo)高面再往下挖棄50cm厚軟土,回填石渣后用不小于10cm厚的粗砂找平,換土寬度為基礎(chǔ)兩邊各加30cm。對(duì)于目前的道路建設(shè)而言,甲方所給的工期都很短,施工單位為了趕工期,常在管道上方填土厚度不夠30cm時(shí)，使用壓路機(jī)壓實(shí)路基。另外,軟基處理的效果對(duì)管道沉降的影響較大,以往普遍使用的袋裝砂井排水固結(jié)法、靜壓排水固結(jié)法和深層攪拌樁膠結(jié)法等,在實(shí)際中均因施工工期短而不能滿足預(yù)壓期要求,路基施工后的沉降較大。為了應(yīng)對(duì)這種情況,有時(shí)會(huì)將管線標(biāo)高預(yù)抬高20～40cm,待管線沉降穩(wěn)定后再施工路面。

6 結(jié)束語

綜上所述,市政給排水管道一般是順路敷設(shè)，當(dāng)?shù)缆坊A(chǔ)遇軟弱地基時(shí)，都要對(duì)地基進(jìn)行加固處理。在敷設(shè)管道時(shí)應(yīng)充分利用道路對(duì)地基的處理成果，根據(jù)管道的埋深、輸送的介質(zhì)、工作壓力及承受壓力、管徑以及工程造價(jià)、工程進(jìn)度等幾個(gè)方面具體情況具體分析；并結(jié)合管道的具體平面、縱向位置，適當(dāng)調(diào)整該處的道路基礎(chǔ)，以滿足管道安裝所需條件。當(dāng)給排水管道穿越軟弱土地區(qū)時(shí)，除進(jìn)行適當(dāng)?shù)牡鼗幚硗猓€應(yīng)采用柔性管道接口，以增強(qiáng)其變形能力。管道的全線柔性連接，是構(gòu)成優(yōu)良管道結(jié)構(gòu)的首要條件，這樣，各種外力作用下管節(jié)產(chǎn)生的縱向彎距才能為其最低值，管道才能處于穩(wěn)定的靜態(tài)工作條件正常輸送運(yùn)行；利用土工布以及碎石、砂做管道基礎(chǔ)的墊層，作為防水、排水面；管材應(yīng)選用防腐性能好的產(chǎn)品，并對(duì)回填土進(jìn)行嚴(yán)格控制，滿足設(shè)計(jì)要求。

[1]牛建平.不良地質(zhì)條件下管道基礎(chǔ)處理與施工[J].給水排水，2001.08.

[2]王明杰.灰口鑄鐵給水管道頻數(shù)破裂漏水的探析[J].給水排水，2001.11.